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      如果植物被侵犯了

      2017-05-31 19:32:11
      奇聞怪事 2017年5期
      關(guān)鍵詞:金合歡土傳毛毛蟲

      跟兩棲動物常年的廝殺相比,植物似乎與世無爭,生活得和諧而寧靜。但如果你仔細(xì)地觀察它們,就會發(fā)現(xiàn)這些弱小生命的生活并不太平,因?yàn)閹装偃f年來,貪婪的蟲子就像《植物大戰(zhàn)僵尸》里的僵尸,總在尋找著機(jī)會對植物下口。那么,這些不會跑也不會叫喚的植物就只能坐以待斃嗎?情況并不是這樣的,因?yàn)橹参锊皇潜粍拥氖芎φ撸鼈円呀?jīng)進(jìn)化出了強(qiáng)大的防御措施。

      戰(zhàn)斗提前預(yù)備:釋放化學(xué)彈

      在《植物大戰(zhàn)僵尸》里,豌豆射手是第一道防線,只要僵尸來犯,就會用豌豆回?fù)?。在真?shí)的植物世界,在害蟲進(jìn)攻時(shí),植物也會拉起第一道警告防線——釋放化學(xué)彈。

      如果一只昆蟲咬了一口植物的葉子,葉子馬上就會釋放揮發(fā)物拉響警報(bào),化學(xué)彈會告訴植物的其他部分,以及周圍的植物鄰居,開始準(zhǔn)備火力反擊。附近收到警報(bào)的葉子會一起釋放茉莉酮酸酯激素,這種激素可以緊急制造各種針對蟲子的“毒藥”,形成植物的第一道火力線——化學(xué)武器反擊。

      不要小看這些化學(xué)武器,人類的許多藥物,無論是娛樂的還是藥用的,都是從植物這些化學(xué)武器中提取來的。比如,咖啡因?qū)嶋H上是咖啡植物對昆蟲的防護(hù)劑,尼古丁是煙草植物的保護(hù)劑。這些成分或在動物體內(nèi)有活性,影響它們的身體機(jī)能,或?qū)?xì)菌和其他微生物有毒性。

      如果植物釋放這些化學(xué)彈時(shí)遇上了大風(fēng)大雨天氣,使得周圍的植物無法接到警告信息,那又怎么辦呢?別急,還有土傳真菌幫助它們。許多物種與土傳真菌有共生關(guān)系,這些真菌侵入到植物根的外層,以植物存儲的碳為食,反過來又幫助植物獲得氮?dú)夂土?。土傳真菌在成長后,會一步步壯大自己的實(shí)力,通過吐出長長的細(xì)絲狀菌絲,殖民附近的其他植物,形成了植物間龐大的地下網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系系統(tǒng)。

      在豆類植物的實(shí)驗(yàn)中,研究者發(fā)現(xiàn)與土傳真菌網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)起來的其他植物依舊會釋放出防御性的化學(xué)物質(zhì),沒有相連的鄰居卻并沒有意識到危險(xiǎn)。這就是為什么即使植物的化學(xué)彈打不出去,周圍的植物也已經(jīng)做好戰(zhàn)斗準(zhǔn)備,因?yàn)橥羵髡婢惨呀?jīng)將這一危險(xiǎn)信息成功送出。

      尋求支援

      人類在發(fā)起戰(zhàn)爭時(shí),常常因?yàn)楣餐娴年P(guān)系,聚集盟軍參戰(zhàn)。植物在參戰(zhàn)時(shí),也會積極拉攏害蟲的天敵前來支援。比如,當(dāng)毛毛蟲準(zhǔn)備對歐洲玉米下口時(shí),歐洲玉米接受到進(jìn)攻信號后,會釋放出β-石竹烯,這種物質(zhì)的氣味能招來寄生蜂,寄生蜂會產(chǎn)卵在毛毛蟲身體里,使毛毛蟲的進(jìn)食速度放緩,進(jìn)而食欲減退,幫助玉米逃過一劫。幾周后卵從毛毛蟲肚子里孵化出來時(shí),毛毛蟲也就一命嗚呼了。當(dāng)玉米根遭受毛毛蟲襲擊時(shí),玉米根部還會釋放β-石竹烯,招來捕食者蛔蟲。

      不過,有時(shí)植物尋求支援也會招來不受歡迎的客人。許多在美國種植的玉米失去了產(chǎn)生β-石竹烯的能力,使它們受不住昆蟲的襲擊。但研究者們恢復(fù)了玉米內(nèi)部產(chǎn)生這種化學(xué)物質(zhì)的基因后,它們的根部卻開始感染病原霉菌,這種霉菌似乎錯(cuò)誤地將β-石竹烯視作是邀請函。這使得玉米面臨很尷尬的局面:要么屈服于霉菌對自己的損害,要么任由毛毛蟲侵犯。

      設(shè)置陷阱

      當(dāng)小昆蟲貪吃豬籠草分泌出的甜液時(shí),就會被豬籠草的粘液粘住掙脫不掉,直至死亡。食蟲草食人花散發(fā)腐敗的氣味誘惑昆蟲,大概吃掉了10只新鮮的昆蟲后,才會開出一朵艷麗的大花。但大多數(shù)的植物沒有進(jìn)化出這么可怕的陷阱,它們做得最多的,只是設(shè)置陷阱釋放化學(xué)毒素來自保。

      十字花科家族的植物(包括西蘭花、白菜、芥菜),會儲存一些看似無害的化學(xué)物——硫代葡萄糖苷在細(xì)胞區(qū)室里,旁邊有一種叫做黑芥子酶的酶類,這兩者中間由一層薄薄的細(xì)胞墻隔開。當(dāng)一個(gè)不素之客來吃葉子時(shí),它會破壞掉這堵細(xì)胞墻,這時(shí)黑芥子酶會和硫代葡萄糖苷發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)毒素,使捕食者籠罩在毒物中,就是這些反應(yīng)使得十字花科植物有點(diǎn)苦味并具有抗氧化劑的特性。

      不過,只有當(dāng)這些化學(xué)陷阱有效時(shí),植物才會繼續(xù)投入更多資源創(chuàng)造毒素。咬食的昆蟲比如毛毛蟲一般會觸發(fā)了陷阱,使得植物提高毒素生產(chǎn)量。然而,吸食植物者比如蚜蟲,習(xí)慣用針管吸食就可以避開這種陷阱,植物并不會浪費(fèi)資源在這種無效的武器上。

      間諜游戲

      在幾百萬年與蟲子打交道的過程中,一些植物已經(jīng)聰明到破譯了敵人的交流密碼,并成功地用它們來發(fā)送假信息。

      比如,當(dāng)蚜蟲遭受攻擊時(shí)會釋放信息素β-金合歡烯,這個(gè)信息會告訴其他的蚜蟲:我們被困,快點(diǎn)逃生。于是,植物在受到蚜蟲攻擊時(shí),也會釋放β-金合歡烯,通過模仿蚜蟲的警告信息來嚇退它們。

      大部分植物釋放的β-金合歡烯是與其他化合物混合在一起的,蚜蟲在多次被騙后,已經(jīng)學(xué)會忽視了它們。不過野生土豆已經(jīng)找到改進(jìn)這些信號的方法了,它們會在微小葉毛的末端上的球莖里儲存大量的β-金合歡烯,當(dāng)蚜蟲登陸上葉子時(shí),它的腿首先會被黏到有粘性的葉子表面,當(dāng)蚜蟲試圖擺脫困局時(shí),一個(gè)輕微的甩腿動作就會打破球莖,釋放出高濃度的β-金合歡烯,拉響蚜蟲的報(bào)警系統(tǒng),警告周圍的蚜蟲不要輕舉妄動。

      緊急救援

      植物會受傷嗎?這是一定的。植物會被人類不小心踩踏,或受到疾病和昆蟲的攻擊,或被食草動物嚼爛,這時(shí),它們會散發(fā)出不同氣味的混合物,這些混合物有的是對付昆蟲的“毒藥”,有的是用來療傷的“解藥”。比如,你如果將一片葉子撕開,葉子流出綠色的汁液,但隨后汁液就會凝固,就像動物流血后又結(jié)疤止血一樣。這是因?yàn)槭軅闹参镆矔a(chǎn)生一種叫做損傷激素的創(chuàng)傷激素,能刺激細(xì)胞分化,“包扎”傷口,起到像動物傷口里血栓止血的作用,這些反應(yīng)可以在被襲擊的幾分鐘內(nèi)發(fā)生,也就是說植物可以邊包扎傷口邊投入戰(zhàn)斗。

      除了“止血”,一些植物綠葉揮發(fā)物的化合物還會發(fā)揮“消炎”的作用,保護(hù)受傷的組織免受真菌的感染。在割草時(shí),你聞到的新鮮草香,就是這種化合物的味道。它們也會向鄰居釋放警告信號,提醒危險(xiǎn)正在面前,所以在你聞到濃濃的青草香時(shí),可能植物間正在驚叫著告訴彼此:“危險(xiǎn)!”

      以昆蟲的繁衍速度和貪吃能力,理論上可以吃掉自古以來的所有植物,而正是由于植物的反擊能力和自救能力,才使得到現(xiàn)在昆蟲只吃掉了全球植物量的10%。不過,昆蟲已經(jīng)開始針對植物的化學(xué)防御發(fā)展出解毒劑,包括中和毒素的能力,這個(gè)壓力使植物也得發(fā)展出新的技能。就像紅桃皇后理論說的“你只有不停地奔跑,才能停留在原地”的那樣,你只有不斷進(jìn)化,才能生存下去。而植物和昆蟲的軍備競賽還將繼續(xù)升級下去。

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